[发明专利]一种含有氧化石墨烯和纳米银的水溶性抗菌防霉剂的合成方法

说明书

本发明专利提供一种含有氧化石墨烯和纳米银的水溶性抗菌防霉剂的合成方法，由无机纳米抗菌剂、有机抗菌剂、抗菌增效剂及稳定剂组成。首先利用超声震荡结合微波水热技术制备纳米银颗粒和改性氧化石墨烯，再将纳米银均匀分散于氧化石墨烯表面，最后制备含有氧化石墨烯和纳米银的水溶性抗菌防霉剂，该技术操作简单、反应快速、制备产物结构稳定且杀菌效果好。所得抗菌防霉剂因引入氧化石墨烯和纳米银，弥补了纯有机抗菌防霉剂抗菌时间较短、药用剂量大、长期使用易产生抗药性等不足，也减少了有机抗菌防霉剂的使用量和对环境的危害，同时复合抗菌防霉剂的抗菌防霉性能显著提升，为该类复合抗菌防霉剂的大规模生产及应用提供了良好的技术基础和经验。

技术领域

本发明涉及抗菌防霉材料的技术领域，特别涉及一种含有氧化石墨烯和纳米银的水溶性抗菌防霉剂的合成方法。

技术背景

目前，环境问题和生物安全已成为人类社会寻求可持续发展所面临的根本性和战略性问题。近年来，耐药菌的普遍存在对公共卫生构成了严重威胁。有害细菌、霉菌及病毒给很多地区造成了巨大的经济损失和人员伤亡。因此，如何有效控制有害细菌、霉菌及病毒成已经成为专家学者的重点研究课题。

现有的抗菌防霉剂可分为无机抗菌剂、有机抗菌剂、复合抗菌剂三大类。其中，有机抗菌剂主要包括季胺盐类、季鏻盐类、苯胺类、双胍类、醇类、酚类、有机金属类、吡啶类、咪唑类、噻吩类、异噻唑酮及其衍生物等，这类有机抗菌剂具有作用速度快、可操作性强、稳定性较好、抗菌防霉效果优良等优点，可用于消毒剂、防细菌剂、防腐剂、防霉剂、防藻剂等，可直接喷洒，也可添加在材料和制品中。但是，有机抗菌剂也存在抗菌持续时间较短、药用剂量大、长期使用易于使细菌对其产生抗药性等缺点。

值得关注的是，石墨烯(Graphene)是从石墨材料中剥离出来的，由单层碳原子以sp²杂化构成的蜂窝结构二维无机碳材料，是继1985年发现富勒烯和1991年发现纳米碳管之后的又一重大发现，其在电子、能源、信息、材料和生物医药等领域展现出无穷魅力。英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功从石墨中分离出石墨烯，两人因此也获得诺贝尔物理学奖。最近有研究发现，石墨烯由于其特殊的物理化学性能，在抗菌防霉领域有着巨大前景。氧化石墨烯是石墨烯衍生物，氧化石墨烯与石墨烯的结构基本相同，只是在碳原子结构的表面上连接有大量的含氧基团。在氧化石墨烯表面上含有大量羟基和环氧基，而在其片层边缘含有大量羧基。与石墨烯相比，氧化石墨烯具有良好的水溶性能和表面活性。

同时，纳米无机材料以其独特的结构和物理化学性质越来越受到人们的关注。特别是，银具有良好的抗菌作用，自古以来就被用作抗菌材料。纳米银是指价态为零价银单质，粒径在1～100nm，固体呈粉末状。纳米银在生物学方面具有显著而独特的性能，主要表现在其具有较好的广谱抗菌活性和较低的细胞毒性。相比于体相无机抗菌材料，纳米尺度的银材料具有更强的抗菌活性，被认为是抗生素的潜在替代品，有望解决细菌耐药性问题。实验证实，银粒子的粒径越小，抗菌活性越高。目前，已知的纳米银抗菌作用机制主要包括三类：1、纳米银与细胞膜相互作用，破坏细胞膜通透性和物质运输；2、在可见光照射下，银纳米粒子可以诱导光催化作用，产生活性氧，将细菌杀灭；3、Ag⁺可以穿透细胞壁进入细胞，与蛋白上的巯基发生反应，使细胞合成酶活性失活，导致代谢紊乱和死亡。